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Digital Train Control System für Frankfurter U- und Straßenbahn
Die Verkehrsgesellschaft Frankfurt (VGF) wird ihre bisher im U-Bahn- und Straßenbahn-Bereich genutzte konventionelle Zugsicherung durch ein neues, modernes und digitales System ersetzen. Das Projekt „Digital Train Control System Frankfurt“ (kurz DTC) ist dabei eines der bedeutendsten Zukunftsprojekte der VGF.
Systeme wie „Digital Train Control System Frankfurt“, also digitale Zugsicherungen, werden in der Branche als „Communication Based Train Control“ oder kurz „CBTC“ bezeichnet. Bis 2031 soll das ganze VGF-Netzt auf eine digitale Zugsicherung umgerüstet werden, zunächst alle neun Linien des U-Bahn-Systems, dann die zehn Straßenbahn-Linien. Den Anfang macht die „B-Strecke“ mit den Linien U4 und U5, inklusive der U5-Verlängerung ins Europaviertel, die – nach derzeitigem Plan – 2025 mit „DTC“-Zugsicherung in Betrieb gehen soll.
Hinter „CBTC“ verbirgt sich ein komplexes System von digitalen Signalen und Meldungen, die Fahrzeuge und Strecke permanent miteinander in Echtzeit austauschen. Verschiedene Komponenten auf der Strecke und in den Fahrzeugen machen diese funkbasierte, bidirektionale Datenkommunikation zwischen Zug und Infrastruktur möglich, bei der Fahrweg-Informationen über Funksystem auf die Züge übertragen werden.
„Die Digitalisierung der Zugsicherung mit ‚DTC‘ ist ein Projekt, das in den kommenden Jahren nicht nur für den Frankfurter ÖPNV herausragende Bedeutung erlangen wird, sondern mit dem Stadt und VGF bundesweit führend sein werden“, sagte Mobilitätsdezernent Stefan Majer zu dem Vorhaben (VGF, 2021). Erstmals werde mit „DTC“ ein CBTC-System in einer deutschen Stadt eingeführt. Mit dieser Technologie fahren U- und Straßenbahnen über Funk miteinander verbunden und in Echtzeit digital verknüpft. Züge können so in kürzeren Abständen fahren, was wiederum eine deutliche Angebots-Ausweitung der VGF möglich macht, ohne Strecken oder Stationen um- oder neuzubauen.
Teamwork makes the dream work
Wir bei Yunex Traffic realisieren zusammen mit der Siemens Mobility das oberirdische DTC System und statten sowohl Züge als auch die Schienenstrecke mit eigener Technologie aus. Zentrale Elemente sind dabei Onboard Units (OBU) und Roadside Units (RSU), welche im Zusammenspiel mit den CBTC Systemen von Siemens Mobility Informationen zwischen Infrastruktur und Fahrzeug austauschen. Für die insgesamt 675 Züge in Frankfurt wird unsere Yunex Traffic OBU neu designed und für den industriellen Einsatz in einem Schienenfahrzeug neu konzipiert. Auf insgesamt 43 Kilometern des Schienennetzes in Frankfurt werden über 160 RSUs verbaut, welche die verkehrsvernetzenden Anwendungen (V2X) von der Straße auf die Gleise adaptieren. Sowohl Fahrsignalanlagen, Bahnübergänge als auch Einzelweichensteuerungen kommunizieren und steuern dann mittels RSU und OBU und geben dem CBTC System Rückmeldung mit aktuellen Informationen. Dem Zugführer werden die verschiedenen Daten über den Monitor des CBTC Board Computers zur Verfügung gestellt.
Rail2X
Für den kontinuierlichen Datenaustauschs, die Überwachung der Komponenten und das operative Monitoring sorgt ein kooperatives Managementsystem. Dieses übergeordnete System besteht aus den beiden Zentralen CMS (Cooperative Management System) und Sensus von Yunex Traffic, die den Datenfluss im Hintergrundsystem der VGF Zentrale ermöglichen.
In einem späteren Projekt soll über dieselbe Technologie auch eine smarte ÖPNV Priorisierung der Straßenbahnen an Lichtsignalanlagen im Kreuzungsbereich realisiert werden. Dies bedeutet, dass die OBUs der ÖPNV Fahrzeuge (Straßenbahn) über die RSUs mit den Verkehrsampeln kommunizieren. Zusätzlich werden dem Zugführer Informationen zum bestmöglichen Abfahrtszeitpunkt an Haltestellen oder eine Geschwindigkeitsempfehlung angezeigt, um querende Kreuzungsbereiche möglichst ohne Halt passieren zu können. Dies ist wichtig, um die durch das CBTC System im unterirdischen Bereich erzielte höhere Taktung der Fahrzeuge auch an der Oberfläche zu gewährleisten.
